How Quantum Biology Might Explain Life’s Biggest Questions | Jim Al-Khalili | TED Talks

מתרגם: Yubal Masalker מבקר: Ido Dekkers

I'd like to introduce you to an emerging area of science,

ברצוני להציג בפניכם תחום מדעי שמתחיל לצמוח,

one that is still speculative but hugely exciting,

כזה שעדיין הוא בגדר השערה, אבל מאוד מסקרן,

and certainly one that's growing very rapidly.

ולבטח כזה שצומח במהירות רבה.

Quantum biology asks a very simple question:

ביולוגיה קוונטית שואלת שאלה מאוד פשוטה:

Does quantum mechanics --

האם מכניקה קוונטית --

that weird and wonderful and powerful theory

אותה תאוריה מוזרה, מופלאה ועוצמתית

of the subatomic world of atoms and molecules

של העולם התת-אטומי של אטומים ומולקולות,

that underpins so much of modern physics and chemistry --

אשר מהווה בסיס לחלקים גדולים של הפיזיקה והכימיה המודרניות --

also play a role inside the living cell?

האם היא ממלאת תפקיד גם בתוך תאים חיים?

In other words: Are there processes, mechanisms, phenomena

במילים אחרות: האם ישנם תהליכים, מנגנונים ותופעות

in living organisms that can only be explained

ביצורים חיים שניתן להסבירם אך ורק בעזרת

with a helping hand from quantum mechanics?

ידה התומכת של המכניקה הקוונטית?

Now, quantum biology isn't new;

ביולוגיה קוונטית אינה דבר חדש;

it's been around since the early 1930s.

היא קיימת מאז שנות ה-30 המוקדמות של המאה הקודמת.

But it's only in the last decade or so that careful experiments --

אבל רק בעשור האחרון לערך, ניסויים קפדניים

in biochemistry labs, using spectroscopy --

במעבדות ביוכימיה, באמצעות ספקטרוסקופיה,

have shown very clear, firm evidence that there are certain specific mechanisms

סיפקו ראיות חדות ומוצקות שישנם מנגנונים מסויימים שעבורם נדרשת

that require quantum mechanics to explain them.

מכניקה קוונטית כדי להסבירם.

Quantum biology brings together quantum physicists, biochemists,

ביולוגיה קוונטית מכנסת יחד פיזיקאים קוונטיים, ביוכימאים,

molecular biologists -- it's a very interdisciplinary field.

ביולוגים מולקולריים -- זהו מחקר מאוד רב-תחומי.

I come from quantum physics, so I'm a nuclear physicist.

אני מגיע מפיזיקה קוונטית, אני פיזיקאי גרעין.

I've spent more than three decades

ביליתי יותר מ-3 עשורים

trying to get my head around quantum mechanics.

בניסיון לעשות סדר בראשי עם מכניקת הקוונטים.

One of the founders of quantum mechanics, Niels Bohr,

אחד ממייסדי מכניקה קוונטית, נילס בוהר,

said, If you're not astonished by it, then you haven't understood it.

אמר שאם אינך משתאה בגללה, סימן שלא הבנת אותה.

So I sort of feel happy that I'm still astonished by it.

אז מבחינה זו אני חש מאושר שאני עדיין משתאה בגללה.

That's a good thing.

זה דבר טוב.

But it means I study the very smallest structures in the universe --

אבל פירוש הדבר הוא שאני חוקר את המבנה הכי זעיר ביקום --

the building blocks of reality.

את אבני הבניין של המציאות.

If we think about the scale of size,

אם חושבים על מימדי הגודל,

start with an everyday object like the tennis ball,

אפשר להתחיל עם כדור טניס,

and just go down orders of magnitude in size --

ונרד בסדרי גודל במימדים --

from the eye of a needle down to a cell, down to a bacterium, down to an enzyme --

מחור של מחט לתא ומשם לחיידקים ואנזימים --

you eventually reach the nano-world.

ובסוף נגיע לעולם ה-ננו.

Now, nanotechnology may be a term you've heard of.

יכול להיות ששמעתם את המושג ננוטכנולוגיה.

A nanometer is a billionth of a meter.

ננומטר זה מיליארדית המטר.

My area is the atomic nucleus, which is the tiny dot inside an atom.

תחום עיסוקי הוא הגרעין האטומי, שהוא נקודה זעירה בתוך אטום.

It's even smaller in scale.

הוא אפילו עוד יותר קטן במימדיו.

This is the domain of quantum mechanics,

זהו התחום של מכניקה קוונטית,

and physicists and chemists have had a long time

ולפיזיקאים וכימאים לקח הרבה זמן

to try and get used to it.

בנסותם להתרגל אליו.

Biologists, on the other hand, have got off lightly, in my view.

הביולוגים, מצד שני, התחמקו מזה בשלום לדעתי.

They are very happy with their balls-and-sticks models of molecules.

הם מאושרים עם מודל הכדורים-ומקלות של מולקולות.

(Laughter)

(צחוק)

The balls are the atoms, the sticks are the bonds between the atoms.

הכדורים הם האטומים, המקלות הם הקשרים בין האטומים.

And when they can't build them physically in the lab,

וכאשר הם אינם מצליחים לבנותם במעבדה,

nowadays, they have very powerful computers

כיום יש להם מחשבים מאוד חזקים

that will simulate a huge molecule.

ליצירת הדמיות של מולקולות ענקיות.

This is a protein made up of 100,000 atoms.

זהו חלבון העשוי מ-100,000 אטומים.

It doesn't really require much in the way of quantum mechanics to explain it.

כאן לא נזקקים כל-כך למכניקה קוונטית כדי לתת הסברים.

Quantum mechanics was developed in the 1920s.

מכניקה קוונטית פותחה בשנות ה-20 של מאה ה-20.

It is a set of beautiful and powerful mathematical rules and ideas

זהו מערך יפיפה ועוצמתי של חוקים ורעיונות מתמטיים

that explain the world of the very small.

המסבירים את עולם העצמים הזעירים.

And it's a world that's very different from our everyday world,

וזהו עולם שונה מאוד מהעולם המוכר לנו,

made up of trillions of atoms.

הבנוי מטריליוני אטומים.

It's a world built on probability and chance.

זהו עולם הנשען על הסתברות וסיכויים.

It's a fuzzy world.

זהו עולם מטושטש.

It's a world of phantoms,

זהו עולם רפאים,

where particles can also behave like spread-out waves.

בו חלקיקים יכולים להתנהג גם בתור גלים המשתרעים במרחב.

If we imagine quantum mechanics or quantum physics, then,

אם נחשוב על מכניקה קוונטית או פיזיקה קוונטית

as the fundamental foundation of reality itself,

בתור היסודות הבסיסיים של המציאות,

then it's not surprising that we say

אז זה לא מפתיע שאנו אומרים

quantum physics underpins organic chemistry.

שפיזיקה קוונטית עומדת בבסיס כימיה אורגנית.

After all, it gives us the rules that tell us

ככלות הכל, היא מעניקה לנו כללים האומרים לנו

how the atoms fit together to make organic molecules.

כיצד האטומים מסתדרים ביחד כדי ליצור מולקולות אורגניות.

Organic chemistry, scaled up in complexity,

כימיה אורגנית, כאשר היא עולה דרגה במורכבותה,

gives us molecular biology, which of course leads to life itself.

אנו מקבלים ביולוגיה מולקולרית, אשר מובילה כמובן לחיים עצמם.

So in a way, it's sort of not surprising.

האמת זה לא כל-כך מפתיע.

It's almost trivial.

זה כמעט מובן מאליו.

You say, "Well, of course life ultimately must depend of quantum mechanics."

תאמרו, "ברור שחיים בסופו של דבר תלויים במכניקה קוונטית."

But so does everything else.

אבל ככה זה עם כל דבר אחר.

So does all inanimate matter, made up of trillions of atoms.

כך גם כל החומר הדומם, העשוי מטריליוני אטומים.

Ultimately, there's a quantum level

בסוף יש את הרמה הקוונטית בה עלינו להתחשב

where we have to delve into this weirdness.

בכל המוזרות הזו.

But in everyday life, we can forget about it.

אבל בחיים הרגילים אפשר לשכוח ממנה.

Because once you put together trillions of atoms,

כי ברגע ששמים ביחד טריליוני אטומים,

that quantum weirdness just dissolves away.

המוזרות הקוונטית פשוט נעלמת.

Quantum biology isn't about this.

ביולוגיה קוונטית זה משהו אחר.

Quantum biology isn't this obvious.

ביולוגיה קוונטית אינה מובנת מאליה.

Of course quantum mechanics underpins life at some molecular level.

ברור שמכניקה קוונטית עומדת בבסיס החיים ברמה מולקולרית כלשהי.

Quantum biology is about looking for the non-trivial --

אבל ביולוגיה קוונטית זה לחפש את הבלתי מובן מאליו --

the counterintuitive ideas in quantum mechanics --

את הרעיונות שמנוגדים לאינטואיציה בתוך המכניקה הקוונטית --

and to see if they do, indeed, play an important role

ולבחון אם הם באמת ממלאים תפקיד חשוב

in describing the processes of life.

בתאור תהליכי החיים.

Here is my perfect example of the counterintuitiveness

להלן הדוגמא המושלמת שלי למשהו שמנוגד לאינטואיציה

of the quantum world.

מהעולם הקוונטי.

This is the quantum skier.

זהו מחליק קוונטי.

He seems to be intact, he seems to be perfectly healthy,

הוא נראה בריא ושלם,

and yet, he seems to have gone around both sides of that tree at the same time.

אבל נראה שהוא עבר בו-זמנית משני צידי העץ.

Well, if you saw tracks like that

אם היינו רואים עקבות כאלה

you'd guess it was some sort of stunt, of course.

היינו חושבים שזה איזה להטוט.

But in the quantum world, this happens all the time.

אבל בעולם הקוונטי זה קורה כל הזמן.

Particles can multitask, they can be in two places at once.

חלקיקים יכולים לבצע כמה משימות ולהיות בשני מקומות בו-זמנית.

They can do more than one thing at the same time.

הם יכולים לבצע יותר מדבר אחד בו-זמנית.

Particles can behave like spread-out waves.

הם יכולים להתנהג כמו גלים המשתרעים במרחב.

It's almost like magic.

זה כמעט כמו קסם.

Physicists and chemists have had nearly a century

לפיזיקאים וכימאים היתה כמעט מאה שלמה

of trying to get used to this weirdness.

לנסות להתרגל למוזרות זו.

I don't blame the biologists

אינני מאשים את הביולוגים

for not having to or wanting to learn quantum mechanics.

שאינם חפצים ללמוד מכניקה קוונטית.

You see, this weirdness is very delicate;

כי העניין הוא שמוזרות זו היא עדינה מאוד;

and we physicists work very hard to maintain it in our labs.

ואנו הפיזיקאים עובדים מאוד קשה לקיים אותה במעבדות.

We cool our system down to near absolute zero,

אנו מקררים את המערכות שלנו כמעט עד לאפס המוחלט,

we carry out our experiments in vacuums,

אנו מבצעים את ניסויינו בואקום,

we try and isolate it from any external disturbance.

אנו מנסים לבודד אותם מהפרעות חיצוניות.

That's very different from the warm, messy, noisy environment of a living cell.

כל זה מאוד שונה מהסביבה החמה, הרועשת והמבולגנת של תא חי.

Biology itself, if you think of molecular biology,

ביולוגיה עצמה, אם נחשוב על ביולוגיה מולקולרית,

seems to have done very well in describing all the processes of life

מתברר שהיא מצליחה יפה מאוד בתיאור כל תהליכי החיים

in terms of chemistry -- chemical reactions.

במונחי כימיה -- תגובות כימיות.

And these are reductionist, deterministic chemical reactions,

והתגובות הכימיות הללו הן פשוטות וסיבתיות,

showing that, essentially, life is made of the same stuff as everything else,

המראות שהחיים ביסודם עשויים מאותו חומר כמו כל דבר אחר,

and if we can forget about quantum mechanics in the macro world,

ואם אנו יכולים לשכוח מהמכניקה הקוונטית בעולם המקרו,

then we should be able to forget about it in biology, as well.

אז אנו יכולים לשכוח ממנה גם בביולוגיה.

Well, one man begged to differ with this idea.

אדם אחד ביקש לחלוק על קביעה זו.

Erwin Schrödinger, of Schrödinger's Cat fame,

ארווין שרדינגר, מה"חתול של שרדינגר" המפורסם,

was an Austrian physicist.

הוא היה פיזיקאי אוסטרי.

He was one of the founders of quantum mechanics in the 1920s.

הוא היה אחד ממייסדי המכניקה הקוונטית בשנות ה-1920.

In 1944, he wrote a book called "What is Life?"

ב-1944, הוא כתב ספר בשם "מה זה חיים?"

It was tremendously influential.

הספר היה בעל השפעה עצומה.

It influenced Francis Crick and James Watson,

הוא השפיע על פרנסיס קריק וג'יימס ווטסון,

the discoverers of the double-helix structure of DNA.

מגלי מבנה הסליל-הכפול של ה DNA.

To paraphrase a description in the book, he says:

בפרפרזה על תיאור בספר, הוא אומר:

At the molecular level, living organisms have a certain order,

ברמה המולקולרית, ליצורים חיים יש סדר מסויים,

a structure to them that's very different

יש להם תבנית שהיא מאוד שונה

from the random thermodynamic jostling of atoms and molecules

מהתזזית התרמודינמית האקראית של אטומים ומולקולות

in inanimate matter of the same complexity.

הקיימים בחומר דומם עם אותה מורכבות.

In fact, living matter seems to behave in this order, in a structure,

למעשה, חומר חי נראה מתנהל בסדר מסויים, בתבנית מוגדרת,

just like inanimate matter cooled down to near absolute zero,

בדיוק כמו חומר דומם בטמפרטורה הקרובה לאפס המוחלט,

where quantum effects play a very important role.

בו תופעות קוונטיות ממלאות תפקיד חשוב.

There's something special about the structure -- the order --

יש משהו מיוחד בקשר לתבנית -- לסדר --

inside a living cell.

בתוך תא חי.

So, Schrödinger speculated that maybe quantum mechanics plays a role in life.

לכן, שרדינגר העלה השערה שמכניקה קוונטית ממלאת תפקיד בחיים.

It's a very speculative, far-reaching idea,

זהו רעיון מאוד תאורטי ומרחיק-לכת,

and it didn't really go very far.

והוא לא הגיע ממש רחוק.

But as I mentioned at the start,

אבל כפי שציינתי בתחילה,

in the last 10 years, there have been experiments emerging,

ב-10 השנים האחרונות, צצים ועולים ניסויים

showing where some of these certain phenomena in biology

המצביעים כיצד תופעות מסויימות בביולוגיה עשויות

do seem to require quantum mechanics.

להיזדקק למכניקה קוונטית.

I want to share with you just a few of the exciting ones.

ברצוני לשתף אתכם בכמה תופעות מרגשות כאלה.

This is one of the best-known phenomena in the quantum world,

זוהי אחת התופעות הכי ידועות בעולם הקוונטי,

quantum tunneling.

מינהור קוונטי.

The box on the left shows the wavelike, spread-out distribution

התיבה משמאל מראה פריסה דמויית גל של ישות קוונטית --

of a quantum entity -- a particle, like an electron,

חלקיק, כמו אלקטרון,

which is not a little ball bouncing off a wall.

שאינו כמו כדור קטן הניתז מקיר.

It's a wave that has a certain probability of being able to permeate

היא כמו גל שיש לו סבירות מסויימת לחדור

through a solid wall, like a phantom leaping through to the other side.

דרך קיר מוצק, מין קפיצת רפאים אל עבר הצד השני.

You can see a faint smudge of light in the right-hand box.

ניתן לראות כתם קלוש של אור בצד הימני של התיבה.

Quantum tunneling suggests that a particle can hit an impenetrable barrier,

מינהור קוונטי מעלה את האפשרות שחלקיק עשוי לפגוע במחסום בלתי חדיר,

and yet somehow, as though by magic,

ועדיין איכשהו, כאילו במין קסם,

disappear from one side and reappear on the other.

להיעלם בצד אחד ולהופיע בצד השני.

The nicest way of explaining it is if you want to throw a ball over a wall,

הדרך הכי טובה להסביר זאת היא כאשר רוצים לזרוק כדור מעל חומה,

you have to give it enough energy to get over the top of the wall.

יש להעניק לכדור מספיק אנרגיה לעלות מעל ראש החומה.

In the quantum world, you don't have to throw it over the wall,

בעולם הקוונטי אין צורך לזרוק מעל החומה,

you can throw it at the wall, and there's a certain non-zero probability

אלא ניתן לזרוק אל עבר החומה ויש סבירות מסויימת

that it'll disappear on your side, and reappear on the other.

שהוא ייעלם בצד שלך ויופיע בצד האחר.

This isn't speculation, by the way.

זו אינה רק השערה,

We're happy -- well, "happy" is not the right word --

אנו שמחים -- טוב, "שמחים" אינה המילה המתאימה --

(Laughter)

(צחוק)

we are familiar with this.

אנו מכירים את התופעה.

(Laughter)

(צחוק)

Quantum tunneling takes place all the time;

מינהור קוונטי מתרחש כל הזמן;

in fact, it's the reason our Sun shines.

למעשה, הוא הסיבה שהשמש מאירה.

The particles fuse together,

החלקיקים מתמזגים ביחד,

and the Sun turns hydrogen into helium through quantum tunneling.

והשמש הופכת מימן להליום באמצעות מינהור קוונטי.

Back in the 70s and 80s, it was discovered that quantum tunneling also takes place

בשנות ה-70 ו-80, התגלה שמינהור קוונטי מתרחש גם

inside living cells.

בתאים חיים.

Enzymes, those workhorses of life, the catalysts of chemical reactions --

אנזימים, אותם סוסי העבודה של החיים, הקטליזטורים של תגובות כימיות --

enzymes are biomolecules that speed up chemical reactions in living cells,

אנזימים הם מולקולות ביולוגיות המאיצות תגובות כימיות בתאים חיים

by many, many orders of magnitude.

בהרבה סדרי-גודל.

And it's always been a mystery how they do this.

וזו תמיד היתה תעלומה כיצד הם עושים זאת.

Well, it was discovered

ובכן, התגלה

that one of the tricks that enzymes have evolved to make use of,

שאחד התכסיסים שהאנזימים התפתחו כדי לעשות בו שימוש,

is by transferring subatomic particles, like electrons and indeed protons,

הוא העברת חלקיקים תת-אטומיים כמו אלקטרונים ופרוטונים,

from one part of a molecule to another via quantum tunneling.

מחלק אחד של מולקולה למישנהו באמצעות מינהור קוונטי.

It's efficient, it's fast, it can disappear --

זה יעיל, זה מהיר, הוא יכול להיעלם --

a proton can disappear from one place, and reappear on the other.

פרוטון יכול להיעלם ממקום אחד ולהופיע באחר.

Enzymes help this take place.

האנזימים מסייעים לזה להתרחש.

This is research that's been carried out back in the 80s,

זה מחקר שנעשה כבר בשנות ה-80,

particularly by a group in Berkeley, Judith Klinman.

במיוחד על-ידי קבוצה בברקלי, של ג'ודית קלינמן.

Other groups in the UK have now also confirmed

גם קבוצות אחרות בבריטניה אימתו

that enzymes really do this.

שאנזימים אכן עושים זאת.

Research carried out by my group --

מחקר שנעשה על-ידי הקבוצה שלי --

so as I mentioned, I'm a nuclear physicist,

כאמור, אני פיזיקאי גרעין,

but I've realized I've got these tools of using quantum mechanics

אבל הבנתי שיש לי הכלים להשתמש במכניקה קוונטית

in atomic nuclei, and so can apply those tools in other areas as well.

בגרעין האטום ולכן אוכל להשתמש בהם גם בתחומים אחרים.

One question we asked

שאלה אחת ששאלנו היתה

is whether quantum tunneling plays a role in mutations in DNA.

האם מינהור קוונטי ממלא תפקיד במוטציות של DNA.

Again, this is not a new idea; it goes all the way back to the early 60s.

שוב, זה לא רעיון חדש; הוא הולך אחורה עד שנות ה-60 המוקדמות.

The two strands of DNA, the double-helix structure,

שני סלילי ה-DNA של הסליל-הכפול, מוחזקים יחד

are held together by rungs; it's like a twisted ladder.

על-ידי תמיכות רוחביות; זה כמו סולם מפותל.

And those rungs of the ladder are hydrogen bonds --

ותמיכות אלו של הסולם הם קשרי מימן --

protons, that act as the glue between the two strands.

פרוטונים הפועלים כדבק בין שני הסלילים.

So if you zoom in, what they're doing is holding these large molecules --

כך שאם מתקרבים אליהם, רואים שהם מחזיקים את המולקולות הגדולות --

nucleotides -- together.

נוקלאוטידים -- ביחד.

Zoom in a bit more.

נתקרב עוד.

So, this a computer simulation.

זוהי הדמיית מחשב.

The two white balls in the middle are protons,

שני הכדורים הלבנים במרכז הם פרוטונים,

and you can see that it's a double hydrogen bond.

וניתן לראות שזהו קשר דו-מימני.

One prefers to sit on one side; the other, on the other side

אחד מעדיף להיות בצד אחד, והאחר בצד השני

of the two strands of the vertical lines going down, which you can't see.

של שני הסלילים שממשיכים אנכית למטה, דבר שלא ניתן לראות כאן.

It can happen that these two protons can hop over.

יכול לקרות מצב ששני הפרוטונים הללו יקפצו.

Watch the two white balls.

תביטו בשני הכדורים הלבנים.

They can jump over to the other side.

הם יכולים לנתר לצד השני.

If the two strands of DNA then separate, leading to the process of replication,

אם אחר-כך שני הסלילים נפרדים, דבר המוביל לתהליך שיכפול,

and the two protons are in the wrong positions,

ושני הפרוטונים במיקום לא-נכון,

this can lead to a mutation.

זה יכול להוביל למוטציה.

This has been known for half a century.

זה ידוע כבר חצי מאה.

The question is: How likely are they to do that,

השאלה היא מה הסיכוי שהם יעשו זאת,

and if they do, how do they do it?

ואם כן, כיצד הם עושים זאת?

Do they jump across, like the ball going over the wall?

האם הם קופצים לרוחב, כמו הכדור שעובר מעל חומה?

Or can they quantum-tunnel across, even if they don't have enough energy?

או שהם עוברים באמצעות מינהור קוונטי, גם אם אין להם מספיק אנרגיה?

Early indications suggest that quantum tunneling can play a role here.

סימנים מקדימים מרמזים שמינהור קוונטי עשוי למלא כאן תפקיד.

We still don't know yet how important it is;

עדיין איננו יודעים עד כמה הוא קריטי;

this is still an open question.

זוהי עדיין שאלה פתוחה.

It's speculative,

זה עדיין השערתי,

but it's one of those questions that is so important

אבל זו אחת מאותן השאלות הכל-כך חשובות

that if quantum mechanics plays a role in mutations,

שאם אכן מכניקה קוונטית ממלאת תפקיד במוטציות,

surely this must have big implications,

לבטח יהיו לזה השלכות גדולות

to understand certain types of mutations,

על הבנת סוגי מוטציות מסויימים,

possibly even those that lead to turning a cell cancerous.

אולי אפילו כאלו הגורמות לתא להפוך לסרטני.

Another example of quantum mechanics in biology is quantum coherence,

דוגמא אחרת למכניקה קוונטית בביולוגיה היא קוהרנטיות קוונטית,

in one of the most important processes in biology,

באחד מהתהליכים הכי חשובים בביולוגיה,

photosynthesis: plants and bacteria taking sunlight,

פוטו-סינתזה: צמחים וחיידקים קולטים אור-שמש,

and using that energy to create biomass.

ומשתמשים באותה אנרגיה ליצירת מסה ביולוגית.

Quantum coherence is the idea of quantum entities multitasking.

קוהרנטיות קוונטית הוא רעיון של ריבוי-משימות לישויות קוונטיות.

It's the quantum skier.

זה הגולש הקוונטי.

It's an object that behaves like a wave,

זהו עצם שמתנהג כמו גל,

so that it doesn't just move in one direction or the other,

כך שהוא לא רק נע בכיוון זה או אחר,

but can follow multiple pathways at the same time.

אלא יכול לעבור במסלולים רבים בו-זמנית.

Some years ago, the world of science was shocked

לפני כמה שנים, העולם הוכה בהלם

when a paper was published showing experimental evidence

כאשר פורסם מאמר שהציג ראיות מדעיות

that quantum coherence takes place inside bacteria,

שקוהרנטיות קוונטית מתרחשת בחיידקים,

carrying out photosynthesis.

ומפעילה פוטו-סינתזה.

The idea is that the photon, the particle of light, the sunlight,

הרעיון הוא שפוטון, חלקיק האור, אור השמש,

the quantum of light captured by a chlorophyll molecule,

קוונטת אור שנקלטת על-ידי מולקולת כלורופיל,

is then delivered to what's called the reaction center,

משוגרת אל מה שנקרא מרכז התגובה,

where it can be turned into chemical energy.

היכן שהוא יכול להפוך לאנרגיה כימית.

And in getting there, it doesn't just follow one route;

ובדרכו לשם, הוא אינו עובר רק במסלול אחד;

it follows multiple pathways at once,

הוא עובר במסלולים רבים בו-זמנית,

to optimize the most efficient way of reaching the reaction center

כדי להגיע בדרך בעלת היעילות המירבית אל מרכז התגובה

without dissipating as waste heat.

מבלי לבזבז אנרגיה ביצירת חום.

Quantum coherence taking place inside a living cell.

קוהרנטיות קוונטית מתרחשת בתוך תא חי.

A remarkable idea,

רעיון בלתי רגיל,

and yet evidence is growing almost weekly, with new papers coming out,

ובכל זאת מצטברים ממצאים כמעט בכל שבוע עם פרסום מאמרים חדשים,

confirming that this does indeed take place.

המאוששים שזה אכן מתרחש.

My third and final example is the most beautiful, wonderful idea.

הדוגמא השלישית והאחרונה שלי היא הרעיון היפה מכולן.

It's also still very speculative, but I have to share it with you.

זה עדיין בגדר השערה, אבל עליי לשתף אתכם בזה.

The European robin migrates from Scandinavia

אדום-החזה (ציפור) האירופאי נודד מסקנדינביה

down to the Mediterranean, every autumn,

דרומה לים-התיכון בכל סתיו,

and like a lot of other marine animals and even insects,

וכמו הרבה בעלי-חיים ימיים אחרים ואפילו חרקים,

they navigate by sensing the Earth's magnetic field.

הם מנווטים על-ידי קליטת השדה המגנטי של הארץ.

Now, the Earth's magnetic field is very, very weak;

אבל השדה המגנטי של הארץ הוא מאוד, מאוד חלש;

it's 100 times weaker than a fridge magnet,

הוא חלש פי-100 ממגנט של מקרר,

and yet it affects the chemistry -- somehow -- within a living organism.

ובכל זאת הוא משפיע על הכימיה -- איכשהו -- בתוך יצורים חיים.

That's not in doubt -- a German couple of ornithologists,

אין כאן ספק -- זוג צפרים גרמני,

Wolfgang and Roswitha Wiltschko, in the 1970s, confirmed that indeed,

וולפגנג ורוזוויטה וילטסשקו, בשנות ה-70, הוכיחו שאכן

the robin does find its way by somehow sensing the Earth's magnetic field,

אדום-החזה מוצא את דרכו עלי-ידי קליטת השדה המגנטי של הארץ,

to give it directional information -- a built-in compass.

הנותן לו מידע על כיוון - מין מצפן מובנה.

The puzzle, the mystery was: How does it do it?

החידה, התעלומה היתה: כיצד הוא עושה זאת?

Well, the only theory in town --

התאוריה היחידה שקיימת --

we don't know if it's the correct theory, but the only theory in town --

אין אנו יודעים אם זו התאוריה הנכונה, אבל התאוריה היחידה שקיימת

is that it does it via something called quantum entanglement.

היא שהוא עושה זאת באמצעות מה שנקרא "שזירה קוונטית".

Inside the robin's retina --

בתוך הרשתית של אדום-החזה --

I kid you not -- inside the robin's retina is a protein called cryptochrome,

אני לא צוחק -- בתוך רשתית אדום-החזה יש חלבון שנקרא cryptochrome,

which is light-sensitive.

הרגיש לאור.

Within cryptochrome, a pair of electrons are quantum-entangled.

בתוך ה-cryptochrome יש זוג אלקטרונים השזורים קוונטית.

Now, quantum entanglement is when two particles are far apart,

שזירה קוונטית זה כאשר שני חלקיקים נמצאים רחוק זה מזה,

and yet somehow remain in contact with each other.

ובכל זאת הם קשורים זה בזה.

Even Einstein hated this idea;

אפילו איינשטיין שנא רעיון זה;

he called it "spooky action at a distance."

הוא קרא לזה "פעולת רפאים ממרחק".

(Laughter)

(צחוק)

So if Einstein doesn't like it, then we can all be uncomfortable with it.

אז אם איינשטיין לא אוהב את זה, אז לכולנו מותר להרגיש לא נוח עם זה.

Two quantum-entangled electrons within a single molecule

שני אלקטרונים השזורים קוונטית במולקולה אחת

dance a delicate dance

רוקדים ריקוד עדין

that is very sensitive to the direction the bird flies

שמאוד רגיש לכיוון בו הציפור עפה

in the Earth's magnetic field.

בתוך השדה המגנטי של הארץ.

We don't know if it's the correct explanation,

איננו יודעים אם זהו ההסבר הנכון,

but wow, wouldn't it be exciting if quantum mechanics helps birds navigate?

אבל האם זה לא יהיה מרתק אם מכניקה קוונטית מסייעת לציפורים לנווט?

Quantum biology is still in it infancy.

ביולוגיה קוונטית נמצאת עדיים בחיתוליה.

It's still speculative.

היא עדיין בגדר השערה.

But I believe it's built on solid science.

אבל אני מאמין שהיא מושתתת על מדע מוצק.

I also think that in the coming decade or so,

אני גם חושב שבעשור הקרוב בערך,

we're going to start to see that actually, it pervades life --

נתחיל לראות זאת באופן מעשי, היא ממלאת את החיים --

that life has evolved tricks that utilize the quantum world.

החיים פיתחו תכסיסים שמנצלים את העולם הקוונטי.

Watch this space.

שימו לב לתחום זה.

Thank you.

תודה לכם.

(Applause)

(מחיאות כפיים)